第18讲 铜　金属材料　金属冶炼-【精梳精讲】2024年高考化学大一轮精品复习课件（新教材）

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1.了解铜单质及其重要化合物的性质、用途。2.理解含铜重要化合物的制备原理及过程。3.了解金属冶炼的原理和方法。
考点一 铜及其化合物
考点二 金属冶炼及金属材料
考点一 铜 及 其 化 合 物
熟记铜及其常见化合物的颜色
紫红色固体，具有良好的导热性、导电性和延展性。
铜常用于制作电线，通信设备等。
位于元素周期表的第 周期，第 族。
属于 金属元素
(不稳定) (稳定)
Cu的价层电子排布式为 ，常见的离子 、 。
①与非金属单质（O2 、 Cl2 、S等）反应
(剧烈反应,产生棕黄色的烟，加水形成蓝绿色的溶液)
水合[Cu(H2O)4]2+的颜色
2Cu＋O2＋CO2＋H2O = Cu2(OH)2CO3
( 色固体)
CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4
（蓝色） (黑色↓、不溶于H2SO4 中)
铜久置潮湿的空气中生成铜锈[Cu2(OH)2CO3]
a.与浓硫酸共热的化学方程式： ；b.与硝酸反应的离子方程式： 。
Cu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)= 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
问题1: 现有1L含1ml/LH2SO4和1ml/LHNO3的混合液，往其中加入Cu片，最多溶解 mlCu?
3Cu + 8H+ + 2NO3— = 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O
3 8 2
Cu + H2SO4(稀)=== CuSO4 + H2↑, 在什么条件下可以发生？
请画出实验装置图完成该反应
a.与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋ = 2Ag＋Cu2＋；b.与FeCl3溶液：。
Cu＋2Fe3＋ = 2Fe2＋＋Cu2＋
③与盐溶液反应(写离子方程式)
CuO＋2H＋ = Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O
将黑色CuO加热至1000℃以上,变成红色的Cu2O
Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O
Cu2O＋H2SO4=CuSO4＋Cu＋H2O
思考　区别红色物质Cu和Cu2O的方法？
若固体溶解，溶液由无色变成蓝色，则为Cu2O
若红色固体不溶解，则为Cu
(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。
①受热分解(是难溶碱的共性)
②与酸反应(弱碱性)
Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O
③弱氧化性(与-CHO反应)
配制新制的Cu(OH)2悬浊液：
2ml10%NaOH+2%CuSO4 4~8滴
2) CuSO4·5H2O
1)无水CuSO4: 白色粉末
(可作为水的检验依据)
CuSO4 + 5H2O = CuSO4·5H2O
胆矾晶体中滴加浓硫酸，晶体变白，体现浓硫酸的 性
(加热仪器: )
它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，它受热易分解：____________________________________
3) Cu2(OH)2CO3: 名称为_____________，是铜绿的成分；
4) 铜盐溶液有毒，主要是因为Cu2＋作为一种重金属离子能与蛋白质作用，使蛋白质_______失去生理活性，因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病毒。
Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2↓
① 向溶液中滴加NaOH溶液 → 产生蓝色 Cu(OH)2沉淀
→四氨合铜离子(深蓝色)的特征颜色
Cu(OH)2 + 4NH3· H2O =[Cu(NH3)4]2++2OH- + 4H2O
Cu → CuO → Cu2+ → Cu(OH)2 → Cu2O
1. 几种重要的铜化合物及其转化
2.值得注意的几个知识点
1) 无水CuSO4遇水变蓝色，可用于检验水。
2) Cu2O是一种砖红色粉末，在非氧化性酸溶液中发生歧化反应。
Cu2 O+ 2H+ =Cu + Cu2+ +H2O
3) CuO、 CuS、 Cu2S均为黑色粉末，难溶于水。 其中CuS、 Cu2S难溶于非氧化性酸。
4)Cu2+与碱生成蓝色Cu(OH)2↓, 沉淀溶于氨水形成深蓝色溶液。
1.CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2(　　)2.将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀(　　)3.CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化(　　)4.常温下Cu和浓H2SO4反应生成CuSO4(　　)5.过量的铜与浓硝酸反应一定没有NO生成(　　)
1.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到实验目的的是(　　)A.将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满Cl2的集气瓶中，观察CuCl2的生成C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
E.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入稀HNO3中浸泡，除去铜绿
应将反应后的液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌
2.碱式碳酸铜又名孔雀石，主要成分为Cu2(OH)2CO3，呈绿色，是一种具有广泛用途的化工产品。某化学小组探究制备碱式碳酸铜的反应条件并制备少量碱式碳酸铜。试剂：0.25 ml·L－1 Na2CO3溶液、0.5 ml·L－1 NaOH溶液、0.5 ml·L－1 Cu(NO3)2溶液各100 mL。
实验1：探究Cu(NO3)2与NaOH和Na2CO3溶液配比取三种反应溶液，以表中的比例混合，在60 ℃条件下进行实验，并观察现象。
注：“＋”越多表示沉淀的相对量越多。
由表格数据可知，当Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的体积均为2 mL时，生成的碱式碳酸铜最多
按上述实验得到的合适反应液用量，在不同温度下进行实验，并观察现象。
由表格数据可知，当温度为75 ℃时，生成的碱式碳酸铜最多，则最佳反应温度为75 ℃
实验3：制备碱式碳酸铜按最佳物料比取50 mL 0.5 ml·L－1 Cu(NO3)2溶液、50 mL 0.5 ml·L－1 NaOH溶液和相应体积的0.25 ml·L－1Na2CO3溶液，在最佳反应温度下进行实验，待反应完全后，静置、过滤、洗涤、干燥后，得到2.5 g产品。
(1)本实验配制溶液时用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有_________。
100 mL 容量瓶、胶头滴管
(2)制备碱式碳酸铜时，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的最佳物质的量之比为__________，最佳反应温度为_______，本实验的加热方式为___________。
(3)请写出本实验制备碱式碳酸铜的化学方程式：_____________________。
2NaOH＋Na2CO3＋2Cu(NO3)2=Cu2(OH)2CO3＋4NaNO3
(4)实验2中在80℃反应生成的沉淀中有少量黑色的物质，产生该物质的原因可能是____________________________________。
碱式碳酸铜受热分解生成黑色的氧化铜
(5)简述实验3中洗涤沉淀的操作：____________________________。
向过滤器中加入蒸馏水没过沉淀，待蒸馏水自然流下后，重复操作2～3次
(6)计算本实验的产率为_____%(保留三位有效数字)
×100%≈90.1%
考点二 金属冶炼及金属材料
除黑色金属以外的其他金属及其合金
铁、铬、锰以及它们的合金
ρ < 4.5 g/cm3
如K、Na、Mg、Al、Ca等
ρ > 4.5 g/cm3
如Fe、Cu、Ba、Ag、Au等
如Fe、Cu、Al、Mg等
→钢是用量最大、用途最广的合金。
性能：良好的导电性和导热性用途：主要用于电器和电子工业、建筑业
(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有 的物质。(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。①熔点：一般比它的各成分金属的 ；②硬度和强度：一般比它的各成分金属的 。
钠、钾合金常温下呈液态，可用于原子反应堆的导热剂
例如: 镁铝合金强度大，硬度也大，可作建筑材料。
(1)并非所有的金属都能形成合金。因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。如果一种金属还未熔化时，另一种金属已经汽化，则一般不能熔合在一起。
(2)合金并不只含有金属元素，部分合金中还含有非金属元素。合金中的非金属元素主要有碳、硅等。
[总结复习]金属的化学性质
4Na＋O2=2Na2O
常温下易被氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物
2Na＋2H2O=2Na＋＋2OH－＋H2↑
2Al+2H2O+2OH—=2AlO2—+3H2↑
2NaOH+CuSO4 = Na2SO4+Cu(OH)2↓
2Na＋2H2O = 2NaOH＋H2↑
Cu＋2Ag＋ = 2Ag＋Cu2＋
先与水反应，生成的碱再与盐反应
排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来
(1)金属在自然界中的存在
3.金属冶炼的一般方法及应用
少量Cu、Ag、Fe有游离态
(2).金属冶炼的实质金属的冶炼过程就是把金属从 态还原为 态的过程，即_______________ (写反应通式，用M表示金属)。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分解法 物理提取法
如电解熔融的Al2O3、MgCl2、NaCl制备相应的金属
{常见还原剂：焦炭C、H2、CO、活泼金属Al等}
即 利用还原剂将金属从其化合物中还原出来的方法
说明: 除了上述常规方法，有些金属还有多种方法冶炼
湿法炼铜:Fe + CuSO4=FeSO4 + Cu
2)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼
【原理：高沸点制低沸点物质】
1.金属钠的冶炼用电解熔融的NaCl，则金属铝的冶炼也用电解熔融的AlCl3(　 )2.电解饱和食盐水制取钠(　　)3.热还原法制取汞、银(　　)4.铝热反应可用于冶炼高熔点金属，如K、Ca、Cr、Mn等(　　)5.工业电解熔融态的Al2O3制Al时，加冰晶石的主要作用是提高Al的产量(　　)6.将六水合氯化镁晶体在一定条件下加热得到无水氯化镁，电解熔融氯化镁，可以得到金属镁(　　)
2.冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用，古代有：(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜； (Ⅱ)湿法炼铜。现代有：(Ⅲ)铝热法炼铬； (Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼对应方法的分析不正确的是A.(Ⅰ)—① B.(Ⅱ)—② C.(Ⅲ)—③ D.(Ⅳ)—④
3.金属的冶炼一般用热分解法、热还原法和电解法，选用冶炼方法的依据主要是A.金属在自然界里存在的形式B.金属元素在地壳中的含量C.金属阳离子得电子的能力D.金属熔点的高低
4.用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：2Al＋4BaO ==== 3Ba↑＋BaO·Al2O3常温下Al的金属性比Ba的金属性______(选填“强”、“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是______。A.高温时Al的活泼性大于BaB.高温有利于BaO分解C.高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定D.Ba的沸点比Al的低